JP6594719B2 - トリポード型等速自在継手 - Google Patents

Description

本発明は、自動車や産業機械等における動力伝達に使用される摺動式のトリポード型等速自在継手に関する。

図１５（ａ）、図１５（ｂ）に示すように、トリポード型等速自在継手５１は、円周方向の三等分位置に軸方向に延びる３本のトラック溝５３を有し、各トラック溝５３の対向する側壁にローラ案内面５４を形成した外側継手部材５２と、トラニオン胴部６１の円周方向の三等分位置から半径方向に突出したトラニオンジャーナル６２を有するトリポード部材６０と、各トラニオンジャーナル６２の回りに複数の針状ころ７２を介して回転自在に装着された球状ローラ７０とを備え、この球状ローラ７０が外側継手部材５２のトラック溝５３に収容され、球状ローラ７０の外球面がトラック溝５３の両側壁に形成されたローラ案内面５４によって案内されるようになっている（特許文献１参照）。

特許第３９４７３４２号公報

特許文献１に記載のトリポード型等速自在継手５１は、強度および耐久性を考慮して、外側継手部材の外径を縮小して軽量・コンパクト化を図ったものである。この軽量・コンパクト化に当たって、このトリポード型等速自在継手５１では、強度、耐久性のバランスが耐久性に余裕が偏っていることに着目して、強度、耐久性のバランスをとることを目的として寸法比率を見直したものである。

トリポード型等速自在継手５１の構成部材間の接触部には、転がり寿命や強度を確保するために熱処理が施されている。図１６に示すように、トリポード部材６０は、針状ころ７２〔図１５（ａ）、図１５（ｂ）参照〕の内側軌道面となるトラニオンジャーナル６２の外周面８０とスプライン６１ａに焼入れ硬化層が必要なことから、通常、浸炭焼入れ焼戻しが行われ、全面にほぼ均一な硬化層ｈが形成されている。

トリポード部材６０の全面の焼入れ硬化層の有効硬化層深さは、針状ころ７２の内側軌道面となるトラニオンジャーナル６２の外周面８０の転動寿命を確保するために必要な有効硬化層深さ（例えば、１ｍｍ程度）に合わせている。この有効硬化層深さは、トラニオンジャーナル６２の外周面８０の直径（ジャール径）からすると浅いものであり、ジャーナル径が太くなれば、その分、重いトリポード部材６０となる。

ここで、有効硬化層深さとは、等速自在継手に掛る高トルク負荷時のトラニオンジャーナル６２の外周面８０の接触部荷重および接触楕円から計算される最大せん断応力発生深さＺＳＴの値に対し、安全率（１．５倍〜３倍）を掛けたものを最少とする深さ範囲と定義する。また、有効硬化層深さは、一般にＨｖ５１３（ＨＲＣ５０）以上の範囲を示し、全硬化層深さとしては熱処理前素材硬度以上に熱処理により硬化した範囲を示す。素材硬度としては、Ｈｖ３００〜３９０（ＨＲＣ３０〜４０）程度となる。

図１７に、図１６のトラニオンジャーナル６２の外周面８０の表面Ｓから内部に向けての硬度分布を示す。図１７に示すＤｅが有効硬化層深さで、Ｄｔが全硬化層深さである。

しかしながら、近年、自動車の燃費向上に対する要求がますます強くなり、自動車部品の１つである等速自在継手のさらなる軽量化が強く望まれている。この要求に対して、特許文献１のトリポード型等速自在継手５１の延長線上の手段では到達できないことが判明した。

本発明は、上記の問題に鑑み、強度および寿命を維持しながら、軽量化を図ったトリポード型等速自在継手を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記の目的を達成するために種々検討した結果、トラニオンジャーナルに中空孔を設け、この中空孔の表面に焼入れ硬化層を形成するという新たな着想に至った。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、円周方向の三等分位置に軸方向に延びるトラック溝を形成した外側継手部材と、シャフトとトルク伝達可能にスプライン嵌合するトラニオン胴部とこのトラニオン胴部の円周方向の三等分位置から半径方向に突出したトラニオンジャーナルとからなるトリポード部材と、前記各トラニオンジャーナルの回りに複数の針状ころを介して回転可能に装着された球状ローラとを備え、この球状ローラが前記トラック溝に収容され、前記球状ローラの外球面が前記トラック溝の両側壁に形成されたローラ案内面によって案内されるようにしたトリポード型等速自在継手において、前記トラニオンジャーナルに中空孔が形成され、前記トラニオンジャーナルの外周面および前記中空孔の表面に焼入れ硬化層が形成され、前記トラニオンジャーナルの外周面から内部に向けての範囲および前記中空孔の表面から内部に向けての範囲のそれぞれから全硬化層深さ（Ｄｔ）を除いた範囲におけるコア硬度が、前記トラニオン胴部の表面から内部に向けての範囲から全硬化層深さ（Ｄｔ）を除いた範囲におけるコア硬度よりも高いことを特徴とする。この構成により、強度および寿命を維持しながら、軽量化を図ったトリポード型等速自在継手を実現することができる。特に、トラニオンジャーナルの前記コア硬度がトラニオン胴部の前記コア硬度よりも高いことにより、トラニオンジャーナルの強度および剛性を高めることができ、上記のトリポード型等速自在継手の強度、寿命の維持、軽量化を一層促進することができます。

上記の中空孔が底部を有する円筒状であり、この底部の表面にも焼入れ硬化層が形成されていることが望ましい。底部を含む中空孔の全表面に連続した焼入れ硬化層が形成されることにより、トラニオンジャーナルの強度および剛性を高めることができる。

ここで、本特許請求の範囲および明細書における焼入れ硬化層について次のように定義する。前述したように、まず有効硬化層深さとは、等速自在継手に掛る高トルク負荷時のトラニオンジャーナル６２の外周面８０の接触部荷重および接触楕円から計算される最大せん断応力発生深さＺＳＴの値に対し、安全率（１．５倍〜３倍）を掛けたものを最少とする深さ範囲と規定し、有効硬化層深さは、一般にＨｖ５１３（ＨＲＣ５０）以上の範囲と規定する。そして、本特許請求の範囲および明細書における焼入れ硬化層とは、上記に規定された有効硬化層深さを有する硬化層と定義する。なお、全硬化層深さは、熱処理前素材硬度以上に熱処理により硬化した範囲と規定する。素材硬度としては、Ｈｖ３００〜３９０（ＨＲＣ３０〜４０）程度となる。

上記の中空孔が底部を有する楕円筒状であり、この楕円の長軸が継手の軸線に直交する方向に配置され、前記底部の表面にも焼入れ硬化層が形成されていることが望ましい。楕円筒状の中空孔によるトラニオンジャーナルの剛性をアップと相俟って、底部を含む中空孔の全表面に連続した焼入れ硬化層が形成されることにより、強度および剛性を一層高めることができる。

上記の熱処理が浸炭焼入れ焼戻しであることにより、トラニオンジャーナルの外周面および中空孔の表面に焼入れ硬化層を生産性良く形成することができる。

上記のトラニオンジャーナルの中空孔が鍛造成形面で形成されていることにより、追加加工が不要で、製造コストを抑制することができる。

本発明のトリポード型等速自在継手によれば、強度および寿命を維持しながら、軽量化を図ったトリポード型等速自在継手を実現することができる。

本発明の第１の実施形態に係るトリポード型等速自在継手を示し、（ａ）図は横断面図で、（ｂ）図は縦断面図である。 図１のトリポード型等速自在継手の各部の寸法を示し、（ａ）図は横断面図で、（ｂ）図は球状ローラを装着したトリポード部材の縦断面図である。 図１（ａ）のトリポード部材の詳細を示す横断面図である。 図３のトリポード部材のトラニオンジャーナルの中空孔を示し、（ａ）図は横断面図で、（ｂ）図は、（ａ）図のＸ−Ｘ線における断面図で、（ｃ）図は中空孔の大きさを説明する図である。 図１（ａ）のトリポード部材の焼入れ硬化層を示し、（ａ）図は横断面図で、（ｂ）図は、（ａ）図のＸ−Ｘ線における断面図である。 図５（ａ）のトラニオンジャーナルの円筒形外周面の表面Ｓ１から中空孔の表面Ｓ２までの硬度分布を示すグラフである。 トラニオンジャーナルの中空孔の変形例を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るトリポード型等速自在継手を示し、（ａ）図は横断面図で、（ｂ）図は縦断面図である。 図８（ａ）のトリポード型等速自在継手の各部の寸法を示す横断面図である。 図８（ａ）の球状ローラとローラ案内面の接触状態を示す横断面図である。 図８（ａ）のトリポード部材の詳細を示す横断面図である。 図８（ａ）のトリポード部材のトラニオンジャーナルの中空孔を示し、（ａ）図は横断面図で、（ｂ）図は、（ａ）図のＸ₂−Ｘ₂線における断面図で、（ｃ）図は中空孔の大きさを説明する図である。 図８（ａ）のトリポード部材の焼入れ硬化層を示し、（ａ）図は横断面図で、（ｂ）図は、（ａ）図のＸ₂−Ｘ₂線における断面図である。 トラニオンジャーナルの中空孔の変形例を示す断面図である。 従来のトリポード型等速自在継手を示し、（ａ）図は横断面図で、（ｂ）図は縦断面図である。 図１５（ａ）のトリポード部材の焼入れ硬化層を示す横断面図である。 図１６のトラニオンジャーナルの外周面の表面Ｓから内部に向けての硬度分布を示すグラフである。

本発明の第１の実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。

図１（ａ）は、本実施形態に係るトリポード型等速自在継手の横断面図であり、図１（ｂ）は縦断面図である。図示のように、トリポード型等速自在継手１は、外側継手部材２、内側継手部材としてのトリポード部材３、球状ローラ４および転動体としての針状ころ５を主な構成とする。外側継手部材２は、その内周に円周方向の三等分位置に軸方向に延びる３本のトラック溝６を有する中空カップ状である。各トラック溝６の対向する側壁にローラ案内面７が形成されている。ローラ案内面７は、円筒面の一部、すなわち部分円筒面で形成されている。

トリポード部材３は、トラニオン胴部８とトラニオンジャーナル９からなり、トラニオンジャーナル９はトラニオン胴部８の円周方向の三等分位置から半径方向に突出して３本形成されている。トラニオン胴部８はシャフト２０とトルク伝達可能にスプライン嵌合している。各トラニオンジャーナル９は、円筒形外周面１０と、軸端付近に形成された環状の止め輪溝１１を備えている。トラニオンジャーナル９の円筒形外周面１０の周りに複数の針状ころ５を介して回転自在に球状ローラ４が装着されている。トラニオンジャーナル９の円筒形外周面１０は針状ころ５の内側軌道面を形成する。球状ローラ４の内周面４ａは円筒形状で、針状ころ５の外側軌道面を形成する。トラニオンジャーナル９の中心に円筒状の中空孔９ａが形成され、中空孔９ａは底部９ｂを有する。

トラニオンジャーナル９の軸端付近に形成された止め輪溝１１には、アウタワッシャ１２を介して止め輪１３が装着されている。針状ころ５は、インナワッシャ１４とアウタワッシャ１２により、トラニオンジャーナル９の軸線方向への移動が規制されている。アウタワッシャ１２は、トラニオンジャーナル９の半径方向に延びた円盤部１２ａと、トラニオンジャーナル９の軸線方向に延びた円筒部１２ｂとからなる。アウタワッシャ１２の円筒部１２ｂは球状ローラ４の内周面４ａより小さな外径を有し、トリポード部材３の半径方向で見た円筒部１２ｂの外側の端部１２ｃは、球状ローラ４の内周面４ａよりも大径に形成されている。したがって、球状ローラ４は、トラニオンジャーナル９の軸線方向に移動することができ、かつ、端部１２ｃにより脱落が防止されている。

トリポード部材３のトラニオンジャーナル９に回転自在に装着された球状ローラ４は、外側継手部材２のトラック溝６のローラ案内面７に回転自在に案内される。このような構造により、外側継手部材２とトリポード部材３との間の相対的な軸方向変位や角度変位が吸収され、回転が等速で伝達される。

図２（ａ）、図２（ｂ）に本実施形態のトリポード型等速自在継手１の各部の寸法を示す。図２（ａ）は横断面図で、図２（ｂ）球状ローラ４を装着したトリポード部材３の縦断面図である。各部の寸法は次のとおりである。
ｄ：軸径（スプライン大径）、ＰＣＤ：ローラ案内面ピッチ円直径、ｄｒ：トラニオン胴径、ＳＤｊ：トラニオン外径、Ｄ２：外側継手部材の小内径、Ｄ１：外側継手部材の大内径、Ｌｓ：ローラ幅、Ｄｓ：ローラ外径、Ｄｊ：トラニオンジャーナル径、Ｌｎ：針状ころ長さ

そして、トリポード型等速自在継手１は、基本的な寸法比率として次の７項目を有する。
（１）軸径ｄ／ローラ案内面ピッチ円直径ＰＣＤ（ｄ／ＰＣＤ）
（２）トラニオン胴径ｄｒ／トラニオン外径ＳＤｊ（ｄｒ／ＳＤｊ）
（３）外側継手部材の小内径Ｄ２／大内径Ｄ１（Ｄ２／Ｄ１）
（４）ローラ幅Ｌｓ／ローラ外径Ｄｓ（Ｌｓ／Ｄｓ）
（５）トラニオンジャーナル径Ｄｊ／ローラ外径Ｄｓ（Ｄｊ／Ｄｓ）
（６）トラニオンジャーナル径Ｄｊ／軸径ｄ（Ｄｊ／ｄ）
（７）針状ころ長さＬｎ／トラニオンジャーナル径Ｄｊ（Ｌｎ／Ｄｊ）

本実施形態のトリポード型等速自在継手１は、表１に示す寸法比率に設定されている。

本実施形態のトリポード型等速自在継手１は、表１に示す寸法比率により、強度および耐久性を考慮して、外側継手部材の外径を縮小して軽量・コンパクト化を図ったものである。トリポード型等速自在継手１は、表１に示す寸法比率と共に、さらに強度および寿命を維持しながら軽量化を図るために、トラニオンジャーナルに中空孔を設け、この中空孔の表面に焼入れ硬化層を形成するという特徴を備えている。この特徴を図３〜図６に基づいて説明する。図３は、図１（ａ）の３分の１の横断面におけるトリポード部材３の詳細を示す図である。図示を省略した３分の２の部分も同じである（以降の図も同様とする）。トリポード部材３のトラニオンジャーナル９の中心に円筒状の中空孔９ａが形成され、中空孔９ａは底部９ｂを有する。トラニオン胴部８の内周にはスプライン８ａが形成されている。トリポード部材３の全表面には、浸炭焼入れ焼戻しによるほぼ均一な焼入れ硬化層Ｈが形成されている。焼入れ硬化層Ｈは、有効硬化層深さの範囲にクロスハッチングを付している。以降の図面においても同様とする。

図４（ａ）にトリポード部材３の３分の１の横断面を示す。トリポード部材３は、クロム鋼（例えば、ＳＣｒ４２０）やクロム・モリブデン鋼（例えば、ＳＣＭ４２０）からなる。トラニオンジャーナル９の中空孔９ａは、トリポード部材３の鍛造加工による鍛造成形面で形成されている。中空孔９ａの底部９ｂは、トラニオンジャーナル９の円筒形外周面１０に接触する針状ころ５の下端位置（図３参照）より深い位置に形成されている。トラニオンジャーナル９以外のトラニオン胴部８およびスプライン８ａは、従来と同様である。

中空孔９ａの大きさを図４（ｂ）、図４（ｃ）に基づいて説明する。図４（ｂ）、図４（ｃ）は、それぞれ、図４（ａ）のＸ−Ｘ線における断面図である。トラニオンジャーナル９の横断面積Ａ（中空孔９ａ分を含む）に対する中空孔９ａの横断面積Ｂの比Ｂ／Ａは、鍛造加工における材料充足性の面から、０．３５〜０．８０とすることが好ましい。さらに、加工荷重、工具寿命の面を加えると、０．４５〜０．７５とすることがより好ましい。トラニオンジャーナル９の中空孔９ａが鍛造成形面で形成されていることにより、追加加工が不要で、製造コストを抑制することができる。図４（ａ）に示すトラニオンジャーナル９の肉厚Ｍは、ジョイントサイズにより異なるが、自動車のドライブシャフト用の場合は、概ね３ｍｍ〜８ｍｍ程度である。本実施形態では、中空孔９ａを鍛造加工により形成するものを例示したが、これに限られず、切削加工等の機械加工により形成してもよい。

図５（ａ）、図５（ｂ）に基づいて焼入れ硬化層Ｈの詳細を説明する。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＸ−Ｘ線における断面図である。焼入れ硬化層Ｈは、トリポード部材３の全表面に形成され、トラニオン胴部８の表面からトラニオンジャーナル９の付根部９ｃ、円筒形外周面１０、先端部９ｄ、中空孔９ａおよび底部９ｂにかけて連続して焼入れ硬化層Ｈが形成されている。底部９ｂを含む中空孔９ａの全表面に連続した焼入れ硬化層Ｈが形成されることにより、トラニオンジャーナル９の強度および剛性を高めることができる。焼入れ硬化層Ｈの表面硬さはＨＲＣ５８〜６１程度である。本実施形態では、トラニオンジャーナル９に中空孔９ａが設けられているので、トラニオンジャーナル９のコア硬度は、トラニオン胴部８のコア硬度よりも高く、トラニオンジャーナル９の強度、剛性の向上が図れる。また、前述したように、中空孔９ａの底部９ｂは、トラニオンジャーナル９の円筒形外周面１０に接触する針状ころ５の下端位置（図３参照）より深い位置に形成されているので、針状ころ５の内側軌道面となる円筒形外周面１０の全域の剛性アップが見込まれる。スプライン８ａの焼入れ硬化層Ｈは、従来と同様である。

図６に、図５（ａ）のトラニオンジャーナル９の円筒形外周面１０の表面Ｓ１から中空孔９ａの表面Ｓ２までの硬度分布を示す。トラニオンジャーナル９は、外径側と内径側の両側にそれぞれ有効硬化層深さＤｅを有する焼入れ硬化層Ｈが形成されている。この焼入れ硬化層Ｈの全硬化層深さはＤｔである。

本実施形態では、トラニオンジャーナル９に上記のような中空孔９ａを設けたので、ジャーナル径Ｄｊ〔図２（ｂ）参照〕の大きなトリポード部材３の場合でも、大幅な軽量化を図ることができる。かつ、中空孔９ａ（底部９ｂを含む）に焼入れ硬化層Ｈを形成したので、トリポード部材３の転がり寿命、強度、剛性を確保できる。

中空孔の変形例を図７に基づいて説明する。図７は、図５（ｂ）と同様の断面図で、トリポード部材の横断面図は省略する。図７に示すように、本変形例の中空孔９ａ₁は楕円筒状であり、この楕円の長軸が継手の軸線に直交する方向に配置されている。これにより、中空孔９ａ₁の横断面積を第１の実施形態の中空孔９ａの横断面積Ｂ１と同じにした場合、楕円筒状の中空孔９ａ₁を設けた方がトラニオンジャーナル９₁の剛性を上げることができる。その他の構成、作用、加工方法等は、第１の実施形態と同様であるので、同じ機能を有する部位には同一の符号（下付文字を除く）を付して、第１の実施形態について説明した内容をすべて準用し、重複説明を省略する。

次に、本発明の第２の実施形態に係るトリポード型等速自在継手を図８〜図１３に基づいて説明する。図８（ａ）は、本実施形態に係るトリポード型等速自在継手の横断面図であり、図８（ｂ）は縦断面図である。本実施形態に係るトリポード型等速自在継手１₂の基本的な構成は、第１の実施形態のトリポード型等速自在継手１と同様であるので、同様の機能を有する部位には同一の符号（下付文字を除く）を付す。第１の実施形態の図１（ａ）、図１（ｂ）について説明した内容を準用し、重複説明を省略する。

本実施形態のトリポード型等速自在継手１₂の横断面図である図９に各部の寸法を示す。各部の寸法は次のとおりである。
ｄ₂：軸径（スプライン大径）、ＰＣＤ₂：ローラ案内面ピッチ円直径、ｄｒ₂：トラニオン胴径、ＳＤｊ₂：トラニオン外径、Ｄ２₂：外側継手部材の小内径、Ｄ１₂：外側継手部材の大内径、Ｌｓ₂：ローラ幅、Ｄｓ₂：ローラ外径、Ｄｊ₂：トラニオンジャーナル径、Ｌｎ₂：針状ころ長さ

本実施形態に係るトリポード型等速自在継手１₂は、強度および寿命を維持しながら、継手外径の究極のコンパクト化を図るために、従来技術とは大幅に異なる寸法設定となっている。まず、本実施形態のトリポード型等速自在継手１₂のベースになる寸法設定ついて説明する。

トリポード型等速自在継手１₂の強度はシャフト強度以上とすることを基本としているが、その次に強度の確保が必要な部材がトリポード部材３₂と球状ローラ４₂となることから、本実施形態に係るトリポード型等速自在継手１₂はトリポード部材３₂と球状ローラ４₂の強度の確保を前提とした寸法設定になっている。

基本指針としては、ジョイントサイズ毎に決められる軸径ｄ₂を一定として、トルク負荷方向のトラニオンジャーナル９₂の付根部９ｃ₂におけるトラニオン胴部８₂の最小肉厚ｔを確保しながら、ローラ案内面７₂のピッチ円直径ＰＣＤ₂が大幅に縮小されている。

上記の基本指針を実現するためには、上記のようにローラ案内面７₂のピッチ円直径ＰＣＤ₂を縮小しても、トルク負荷方向のトラニオンジャーナル９₂の付根部９ｃ₂におけるトラニオン胴部８₂の最小肉厚ｔを確保する必要がある。このために、トラニオンジャーナル９₂の外径Ｄｊ₂を拡大した寸法設定となっている。そして、トラニオンジャーナル９₂の外径Ｄｊ₂に合わせて球状ローラ４₂の外径Ｄｓ₂も大きくなっている。

球状ローラ４₂の外径Ｄｓ₂を大きくすると、外側継手部材２₂の外径も大きくなるので、球状ローラ４₂の幅Ｌｓ₂を縮小することにより外側継手部材２₂の外径を縮小している。

球状ローラ４₂の幅Ｌｓ₂を縮小すると、外側継手部材２₂の外径が縮小され、小内径Ｄ２₂／大内径Ｄ１₂が大きくなり、小内径Ｄ２₂と大内径Ｄ１₂との凹凸が縮小される。小内径Ｄ２₂と大内径Ｄ１₂の凹凸が縮小されるので、軽量化と鍛造加工性に優位となる。

寿命（耐久性）の観点からは、トラニオンジャーナル９₂の外径Ｄｊ₂が大きくなることにより、装填する針状ころ５₂の本数が増加し面圧が減少するので、従来と同等の寿命を確保しつつ、ころ長さＬｎ₂を短縮している。

球状ローラ４₂とローラ案内面７₂の接触形態には、一般的にアンギュラコンタクトとサーキュラコンタクトの二通りがある。アンギュラコンタクトは接触角をもち、２点で接触する。サーキュラコンタクトは、図１０に示すように１点で接触する。本実施形態では、ローラ案内面７₂の曲率半径をＲｔ、球状ローラ４₂の曲率半径をＲｒとしたとき、接触率Ｒｔ／Ｒｒを１．０２〜１．１５程度としている。本実施形態では、後述するように、従来のトリポード型等速自在継手に対して球状ローラ４₂の幅Ｌｓ₂（図８参照）を大幅に縮小しているので、サーキュラコンタクトが望ましい。

本実施形態のトリポード型等速自在継手１₂のベースになる寸法比率を表２に示す。

本実施形態のトリポード型等速自在継手１₂は、従来技術とは異質の寸法比率により、強度および寿命を維持しながら、継手外径の究極のコンパクト化を図っている。トリポード型等速自在継手１₂は、表２に示す寸法比率と共に、さらに強度および寿命を維持しながら軽量化を図るために、トラニオンジャーナルに中空孔を設け、この中空孔の表面に焼入れ硬化層を形成するという特徴を備えている。この特徴を図１１〜図１３に基づいて説明する。図１１は、図８（ａ）の３分の１の横断面におけるトリポード部材の詳細を示す図である。トリポード部材３₂のトラニオンジャーナル９₂の中心に円筒状の中空孔９ａ₂が形成され、中空孔９ａ₂は底部９ｂ₂を有する。トラニオン胴部８₂の内周にはスプライン８ａ₂が形成されている。図８（ｂ）に示すように、トラニオン胴部８₂はシャフト２０₂とトルク伝達可能にスプライン嵌合している。トリポード部材３₂の表面には、浸炭焼入れ焼戻しによる焼入れ硬化層Ｈ₂が形成されている。

図１２（ａ）にトリポード部材３₂の３分の１の横断面を示す。第１の実施形態と同様に、本実施形態のトリポード部材３₂も、クロム鋼（例えば、ＳＣｒ４２０）やクロム・モリブデン鋼（例えば、ＳＣＭ４２０）からなる。トラニオンジャーナル９₂の中空孔９ａ₂は、トリポード部材３₂の鍛造加工による鍛造成形面で形成されている。中空孔９ａ₂の底部９ｂ₂は、トラニオンジャーナル９₂の円筒形の外周面１０₂に接触する針状ころ５₂の下端位置（図１１参照）より深い位置に形成されている。スプライン８ａ₂は、従来と同様である。

中空孔９ａ₂の大きさを図１２（ｂ）、図１２（ｃ）に基づいて説明する。図１２（ｂ）、図１２（ｃ）は、それぞれ、図１２（ａ）のＸ₂−Ｘ₂線における断面図である。本実施形態においてもトラニオンジャーナル９₂の横断面積Ａ₂（中空孔９ａ₂分を含む）に対する中空孔９ａ₂の横断面積Ｂ₂の比Ｂ₂／Ａ₂は、鍛造加工における材料充足性の面から、０．３５〜０．８０とすることが好ましい。さらに、加工荷重、工具寿命の面を加えると、０．４５〜０．７５とすることがより好ましい。トラニオンジャーナル９₂の中空孔９ａ₂が鍛造成形面で形成されていることにより、追加加工が不要で、製造コストを抑制することができる。本実施形態においても、図１２（ａ）に示すトラニオンジャーナル９₂の肉厚Ｍ₂は、ジョイントサイズにより異なるが、自動車のドライブシャフト用の場合は、概ね３ｍｍ〜８ｍｍ程度である。本実施形態においても、中空孔９ａ₂を鍛造加工により形成するものを例示したが、これに限られず、切削加工等の機械加工により形成してもよい。

図１３（ａ）、図１３（ｂ）に基づいて焼入れ硬化層Ｈ₂の詳細を説明する。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）のＸ₂−Ｘ₂線における断面図である。焼入れ硬化層Ｈ₂は、トリポード部材３₂の全表面に形成され、トラニオン胴部８₂の表面からトラニオンジャーナル９₂の付根部９ｃ₂、円筒形の外周面１０₂、先端部９ｄ₂、中空孔９ａ₂および底部９ｂ₂にかけて連続して焼入れ硬化層Ｈ₂が形成されている。底部９ｂ₂を含む中空孔９ａ₂の全表面に連続した焼入れ硬化層Ｈ₂が形成されることにより、トラニオンジャーナル９₂の強度および剛性を高めることができる。焼入れ硬化層Ｈ₂の表面硬さはＨＲＣ５８〜６１程度である。本実施形態では、トラニオンジャーナル９₂に中空孔９ａ₂が設けられているので、トラニオンジャーナル９₂のコア硬度は、トラニオン胴部８₂のコア硬度よりも高く、トラニオンジャーナル９₂の強度、剛性の向上が図れる。また、前述したように、中空孔９ａ₂の底部９ｂ₂は、トラニオンジャーナル９₂の円筒形の外周面１０₂に接触する針状ころ５₂の下端位置（図１１参照）より深い位置に形成されているので、針状ころ５₂の内側軌道面となる円筒形外周面１０₂の全域の剛性アップが見込まれる。スプライン８ａ₂の焼入れ硬化層Ｈ₂は、従来と同様である。図示は省略するが、図１３（ａ）のトラニオンジャーナル９₂の円筒形外周面１０₂の表面から中空孔９ａ₂の表面までの硬度分布は、第１の実施形態と同様である。

本実施形態では、表２に示したように、ジャーナル径Ｄｊ₂が極めて大きいトラニオンジャーナル９₂に中空孔９ａ₂を設けたので、トリポード部材３₂の極めて大きな軽量化を図ることができ、かつ、中空孔９ａ₂（底部９ｂ₂を含む）に焼入れ硬化層Ｈ₂を形成したので、トリポード部材３₂の転がり寿命、強度、剛性を確保できる。

中空孔の変形例を図１４に基づいて説明する。図１４は、図１３（ｂ）と同様の断面図で、トリポード部材の横断面図は省略する。図１４に示すように、本変形例の中空孔９ａ₃は楕円筒状であり、この楕円の長軸が継手の軸線に直交する方向に配置されている。これにより、中空孔９ａ₃の横断面積と第２の実施形態の中空孔９ａ₂の横断面積Ｂ₂と同じにした場合、楕円筒状の中空孔９ａ₃を設けた方がトラニオンジャーナル９₃の剛性を上げることができる。その他の構成、作用、加工方法等は、第２の実施形態と同様であるので、同じ機能を有する部位には同一の符号（下付文字を除く）を付して、第２の実施形態について説明した内容をすべて準用し、重複説明を省略する。

本実施形態では、トリポード部材３₂のトラニオンジャーナル９₂の付根部９ｃ₂を直接針状ころ５₂の案内つばとしたが、これに限ることなく、付根部に肩部を設け、この肩部と針状ころの端部との間に別体のインナワッシャを介在させてもよい。

以上の実施形態および変形例では、トラニオンジャーナル９、９₂の円筒形外周面１０、１０₂に針状ころ５を介して球状ローラ４、４₂を回転自在に装着したシングルローラタイプのトリポード型等速自在継手１、１₂を例示したが、これに限られず、球状ローラ（アウタローラ）、針状ころ、インナリングからなるローラユニットをトラニオンジャーナルに外嵌したダブルローラタイプのトリポード型等速自在継手に適用してもよい。

本発明は前述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々の形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

１、１₂ トリポード型等速自在継手
２、２₂ 外側継手部材
３、３₂ トリポード部材
４、４₂ 球状ローラ
５、５₂ 針状ころ
６、６₂ トラック溝
７、７₂ ローラ案内面
８、８₂ トラニオン胴部
９、９₂ トラニオンジャーナル
９ａ、９ａ₂ 中空孔
９ｂ、９ｂ₂ 底部
１０、１０₂ 円筒形外周面
Ｈ、Ｈ₂ 焼入れ硬化層
Ｄｅ 有効硬化層深さ

Claims (6)

1. 円周方向の三等分位置に軸方向に延びるトラック溝を形成した外側継手部材と、シャフトとトルク伝達可能にスプライン嵌合するトラニオン胴部とこのトラニオン胴部の円周方向の三等分位置から半径方向に突出したトラニオンジャーナルとからなるトリポード部材と、前記各トラニオンジャーナルの回りに複数の針状ころを介して回転可能に装着された球状ローラとを備え、この球状ローラが前記トラック溝に収容され、前記球状ローラの外球面が前記トラック溝の両側壁に形成されたローラ案内面によって案内されるようにしたトリポード型等速自在継手において、
   前記トラニオンジャーナルに中空孔が形成され、
   前記トラニオンジャーナルの外周面および前記中空孔の表面に焼入れ硬化層が形成され、
   前記トラニオンジャーナルの外周面から内部に向けての範囲および前記中空孔の表面から内部に向けての範囲のそれぞれから全硬化層深さ（Ｄｔ）を除いた範囲におけるコア硬度が、前記トラニオン胴部の表面から内部に向けての範囲から全硬化層深さ（Ｄｔ）を除いた範囲におけるコア硬度よりも高いことを特徴とするトリポード型等速自在継手。
2. 前記トラニオンジャーナルの横断面積Ａに対する中空孔の横断面積Ｂの比Ｂ／Ａが、０．３５〜０．８０に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
3. 前記中空孔が底部を有する円筒状であり、この底部の表面にも焼入れ硬化層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
4. 前記中空孔が底部を有する楕円筒状であり、この楕円の長軸が継手の軸線に直交する方向に配置され、前記底部の表面にも焼入れ硬化層が形成されていることを特徴とする請求項１に記載のトリポード型等速自在継手。
5. 前記焼入れ硬化層が浸炭焼入れ焼戻しによって形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のトリポード型等速自在継手。
6. 前記トラニオンジャーナルの中空孔が鍛造成形面で形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のトリポード型等速自在継手。

Images